碎片云研究及其应用前景

从航天器防护的角度考虑，由于确定环境下碎片云的分布特性决定碎片云的侵彻性能，进而决定防护效果及航天器安全，因此，明确碎片云的形成机理及侵彻性能将有助于指导航天器防护的工程设计。近30年来关于碎片云的研究主要分为四类[37]：碎片云的形成过程研究、碎片云分布特性研究、碎片云模型研究和碎片云侵彻性能研究。碎片云研究的发展趋势[37]：从单个碎片特征统计入手构建碎片云而不是直接观测碎片云宏观特性，这种认知角度的转变将是未来碎片云研究的趋势。数值模拟中的碎片云特性测量将基于碎片而不是以往的SPH粒子，这样进一步实现对碎片云侵彻极限变化机理的分析，从而完善整个碎片云研究的框架，指导防护结构设计选材。具体研究趋势可总结为[37]：①分析碎片云的形成过程，需要着重认识弹丸内冲击波传播与衰减及稀疏波作用对碎片形成的作用机制过程；②针对碎片云分布特性，需要着重开展碎片识别和特征提取技术研究；③完善碎片云模型研究框架，需要重视建立撞击工况与碎片云整体分布结果的变化关系；④量化碎片云侵彻性能；⑤优化薄板材料设计，提升对新材料带来的防护效果的深入机理分析；⑥在更高速度的撞击下，进一步研究相变如何影响碎片云形成、分布及对应的侵彻性能。

在航天器空间碎片防护领域，除了上述方面外，国外还在积极发展对碎片撞击的在轨感知技术[38]，目前主要是NASA和JAXA在从事相关研究，以期望在未来实现结合航天器工程的在轨检测与防护应用。(www.xing528.com)